中國集成電路設計業(yè)的創(chuàng)新成果

摘要：自“十二五”以來，中國集成電路設計業(yè)持續(xù)快速發(fā)展。2017 年中國集成電路設計業(yè)銷售收入達到 2 073.5 億元（折合 307.1 億美元），同比增長 26.1%，繼續(xù)保持了 20% 以上的高速增長。分析中國集成電路設計業(yè)的行業(yè)規(guī)模，各地區(qū)的發(fā)展狀況，設計企業(yè)的數量、從業(yè)人數和銷售規(guī)模，以及產品領域的分布。分析了 2017 年中國集成電路設計業(yè)的創(chuàng)新成果。

關鍵詞：集成電路；IC 設計；調研分析。

中圖分類號：TN40；F426.63 文章編號：1674-2583(2019)02-0008-07

DOI：10.19339/j.issn.1674-2583.2019.02.002

中文引用格式：閔鋼.中國集成電路設計業(yè)的狀況分析[J].集成電路應用, 2019, 36(02): 8-14.

Analysis of the Situation of Integrated Circuit Design in China

MIN Gang

Abstract — Since the Twelfth Five-Year Plan, China's integrated circuit design industry has been developing rapidly. In 2017, the sales revenue of integrated circuit design industry in China reached 207.35 billion yuan ($30.71 billion), an increase of 26.1% over the same period last year, and continued to grow at a high speed of more than 20%. This paper analyses the scale of IC design industry in China, the development of different regions, the number of design enterprises, the number of employees and sales scale, and the distribution of product areas. The innovative achievements of integrated circuit design industry in China in 2017 are analyzed.

Index Terms — integrated circuit, IC design, research and analysis.

1 行業(yè)規(guī)模

根據中國半導體行業(yè)協會（CSIA）公布的數據，2017 年，中國集成電路設計業(yè)實現銷售收入 2 073.5 億元，同比增長 26.1%。2011～2017 年年均復合增長率（CAGR）達到 25.67%[1]。

2011～2017 年，中國集成電路 IC 設計業(yè)規(guī)模占全國 IC 產業(yè)鏈規(guī)模的比重一直保持在 27% 以上并逐年增長，于 2017 年達到 38.3%。中國IC設計業(yè)發(fā)展速度總體高于行業(yè)平均水平。

與全球 IC 設計業(yè)規(guī)模相比，中國 IC 設計業(yè)規(guī)模占全球集成電路設計業(yè)規(guī)模的比重從 2011年的 9% 逐年增加至 2017 年的 30.5%，7 年間中國 IC 設計業(yè)年均復合增長率為 25.7%，約是全球集成電路設計業(yè)年均復合增長率的4倍，這在世界集成電路發(fā)達國家（或地區(qū)）中是少有的范例。目前，中國大陸 IC 設計業(yè)規(guī)模已成為僅次于美國的全球第二大 IC 設計業(yè)地區(qū)。

2011～2017 年中國 IC 設計業(yè)的銷售規(guī)模、增長率及占全國 IC 產業(yè)鏈規(guī)模的比重和占全球 IC 設計業(yè)規(guī)模的比重如表 1 所示。

2 主要地區(qū)的發(fā)展情況

根據 2017 年 11 月 16 日在北京舉辦的 ICCAD 2017（中國集成電路設計業(yè) 2017 年會暨北京集成電路產業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的高峰論壇）會議上，魏少軍理事長報告的信息[2]，2016～2017 年中國 IC 設計業(yè)主要地區(qū)的發(fā)展情況如表 2 所示。

2016～2017 年中國主要地區(qū) IC 設計業(yè)的銷售規(guī)模占全國 IC 設計業(yè)的比重如圖 1 所示。

2016～2017 年中國 IC 設計業(yè)銷售規(guī)模最大的10 個城市的銷售規(guī)模和增長率如表 3 所示。

2017 年，長三角地區(qū)和珠三角地區(qū) IC 設計業(yè)規(guī)模分別占全國 IC 設計業(yè)的 34% 和 35%，仍是中國 IC 設計業(yè)最為集中的兩大地區(qū)；京津環(huán)渤海地區(qū)占 21%，位居第三；中西部地區(qū)雖然規(guī)模尚小但發(fā)展很快，2017 年銷售規(guī)模增幅達到 51%，并連續(xù)兩年增幅超過 50%。

2017 年，中國 IC 設計業(yè)銷售規(guī)模最大的 10 個城市分別是深圳、上海、北京、無錫、西安、杭州、南京、成都、珠海和蘇州，其銷售規(guī)?？偤驼既珖谋戎貫?90%，與 2016 年（90.5%）基本持平。10 個城市中長三角地區(qū)有 5 個，珠三角地區(qū)有 2個，中西部地區(qū)有 2 個，京津環(huán)渤海地區(qū)有 1 個。

2017 年，中國 IC 設計業(yè)銷售規(guī)模增長最快的 5 個城市分別是西安（114.57%）、合肥（83.83%）、珠海（66.67%）、廈門（52.38%）、南京（47.06%）。連續(xù)兩年增長率超過 50% 的城市有合肥與珠海。

3 集成電路設計企業(yè)的數量、從業(yè)人數和銷售規(guī)模

3.1 企業(yè)數量

2011 年以來全國集成電路設計企業(yè)數量逐年增加，在 2016 年大幅增長至 1 362 家企業(yè)后，2017 年穩(wěn)定增長至 1 380 家企業(yè)。2011～2017 年中國 IC 設計企業(yè)數量如圖 2 所示。

3.2 從業(yè)人數

2017 年，中國從事 IC 設計業(yè)的從業(yè)人數共約 14 萬人，比 2016 年從業(yè)人數 13 萬人小幅增長。在 2017 年共計 1 380 家的設計企業(yè)中，人員規(guī)模超過 1 000 人的共有 16 家，500～1 000 人的有 20 家，100～500 人的有 121 家，100 人及以下的有 1 223 家。與 2016 年相比，規(guī)模超過 1 000 人的設計企業(yè)增加了 4 家，增幅為 33.3%，其他規(guī)模的企業(yè)數變化不大。

2015～2017 年中國 IC 設計企業(yè)從業(yè)人數的分布情況如表 4 所示。

3.3 銷售規(guī)模

2017 年，在中國共計 1 380 家的 IC 設計企業(yè)中，銷售規(guī)模超過 1 億元的企業(yè)共有 191 家，0.5 億～1 億元的有 189 家，0.1 億～0.5 億元的有 352 家，1 000 萬元及以下的有 648 家。

2017 年中國 IC 設計企業(yè)按銷售規(guī)模的分布情況如圖 3 所示。

2017 年，中國銷售收入超過 1 億元的設計企業(yè)有 191 家，比 2016 年增加了 30 家，增幅達18.6%。2010～2017 年，銷售收入超過 1 億元的設計企業(yè)數呈穩(wěn)步增長趨勢，如圖 4 所示。

2017 年，銷售收入超過億元的 161 家設計企業(yè)，其銷售收入總額高達 1 771.49 億元，比 2016 年增加了 541.93 億元，占 IC 設計業(yè)銷售額總和的比例高達 91.03%，與 2016 年相比上升了 10.06個百分點。這 161 家銷售規(guī)模超過億元的設計企業(yè)主要集中在長三角地區(qū)，有 92 家。其次是京津環(huán)渤海地區(qū) 37 家，珠三角地區(qū) 33 家，中西部地區(qū) 29 家，如圖 5 所示。

4 產品領域的分布

2017 年和 2016 年中國 IC 設計業(yè)各主要產品領域的發(fā)展對比如表 5 所示。

在通信、智能卡、計算機、多媒體、導航、模擬芯片、功率芯片和消費電子 8 個領域中，2017 年與 2016 年相比，有通信、多媒體、導航、功率芯片和消費電子 5 個領域的設計企業(yè)數量有增加，其中多媒體領域企業(yè)數增加比例最高；另外 3 個領域的設計企業(yè)數量在減少，其中模擬芯片領域的企業(yè)數減少比例最高。

在 8 個產品領域中，通信領域 IC 設計企業(yè)的平均規(guī)模最大，大企業(yè)居多；而導航領域 IC 設計企業(yè)的平均規(guī)模最小，小企業(yè)居多。另外，2017 年功率芯片領域的設計企業(yè)數量雖然只比 2016 年的 77 家增加了 5 家，但累計銷售總額卻增加了 155.14%，企業(yè)的平均銷售規(guī)模增幅高達 139.6%；而多媒體領域的設計企業(yè)的數量比 2016 年的 43 家增加了 29 家，但企業(yè)的銷售總額卻下降了0.63%，企業(yè)的平均銷售規(guī)?？s小了 40.7%。

5 2017 年中國前十大集成電路設計企業(yè)

根據中國半導體行業(yè)協會公布的數據，2017 年中國集成電路設計前十大企業(yè)排名如表 6 所示。

與 2016 年相比，2017 年海思半導體有限公司、清華紫光展銳、中興微電子技術有限公司、華大半導體有限公司 4 家企業(yè)仍保持排名前 1、2、3、4 的領先地位，其中，排名第 1 的海思半導體由于麒麟芯片的市場占有率不斷提高，年收入增長超過19.14%，穩(wěn)居國內行業(yè)龍頭地位；排名第 2 的紫光展銳受制于中低階手機市場的激烈競爭，2017 年業(yè)績出現回檔；以通信 IC 設計為基礎的中興微電子，產品應用領域廣泛，2017 年業(yè)績表現不俗，營收增長逾 30%；華大半導體得益于公司豐富的資源，開發(fā)智能卡、安全芯片、模擬電路、新型顯示器等多種產品，2017 年營收首次超過 50 億元。智芯微電子 2017 年業(yè)績增長顯著，排第 5 名。受益于指紋傳感器市場占有率的提升，匯頂科技的營收增長了 29%，排名從 2016 年的第 7 名升至 2017 年的第 6 名。格科微電子因統計口徑變更，排名由2016年的第 6 名降至 2017 年的第 9 名，士蘭微電子和敦泰科技則上升至第 7 名和第 8 名。大唐半導體設計有限公司因業(yè)績下滑首次出局前十名單，北京中星微電子進而進入前十的名單，為第 10 名。

2017 年，中國前十大集成電路設計企業(yè)銷售收入合計為 788.2 億元，比 2016 年增長 14.65%。進入前十大設計企業(yè)的門檻為 20.5 億元，比 2016 年的 23.3 億元略有下降。2017 年十大設計企業(yè)中，排名晉級企業(yè) 3 家（匯頂科技、士蘭微、敦泰科技），回調企業(yè) 1 家（格科微），出局企業(yè) 1 家（大唐半導體），新增企業(yè) 1 家（中星微電子）。2017 年十大設計企業(yè)中，珠三角地區(qū)有4家，長三角地區(qū)有 3 家，京津環(huán)渤海地區(qū)有 3 家，與 2016 年情況相同。

6 技術創(chuàng)新

2017 年國內集成電路設計業(yè)在多個技術領域取得了可喜的成果。

（1）智能移動平臺 CPU。2017 年 3 月，展訊通信攜手英特爾共同發(fā)布了首款基于英特爾 14 nm 制程的 8 核 64 位英特爾 Airmont 處理器架構的LTE SoC 芯片平臺 SC9861G-IA，將展訊超低功耗的芯片設計能力與英特爾 X86 架構的高性能處理能力實現了完美結合。2017 年 8 月，展訊通信再次發(fā)布了同樣基于英特爾 Airmont 處理器架構的 14 nm 8 核 64 位 LTE 芯片平臺 SC9853I，主頻達到 1.8 GHz。這兩個面向全球中端/中高端通信市場的 LTE 芯片平臺，全面支持五模 CAT7 通信，真正實現了 4G+ 的上網體驗。

2017 年 9 月，海思半導體發(fā)布了首款人工智能移動計算平臺-麒麟 970，與高通的驍龍 835、聯發(fā)科的 Helio X30 同年進入 10 nm 制程時代。海思半導體這款基于臺積電 10 nm FinFET 制程的手機 SoC 芯片，包含 55 億個晶體管，較上一代麒麟 960 功耗下降了 20%，芯片面積縮小了 40%，性能提升了 20%。麒麟 970 最大的亮點，是首次集成了神經網絡處理單元 NPU，其 AI 性能密度大幅優(yōu)于 CPU 和 GPU，相較于四個 Cortex-A73 核心，在處理同樣的 AI 應用任務時，新的異構計算架構擁有大約 50 倍能效和 25 倍性能的優(yōu)勢[3]，這意味著麒麟 970 芯片可以用更高的能效比完成 AI 計算任務，使中國智能手機的技術和產品進入了國際第一梯隊。與此同時，海思半導體又加快了新一代手機處理器麒麟 980 的研發(fā)，并基于臺積電 7 nm 制程技術，力爭在 2018 年上半年問世。

2017 年 2 月，小米科技也發(fā)布了自主開發(fā)的首款智能手機芯片澎湃 S1，該芯片采用 28 nm HPC+ 工藝，為大小雙四核 ARM Cortex-A53 處理器，主頻高達 2.2 GHz，GPU 采用 Mali-T860 MP4[4]，并全面支持包括 Vulkan 在內的接口。同時，小米又在全力開發(fā)第二代智能手機芯片澎湃 S2，并計劃 2018 上半年上市。據報道，澎湃 S2 基于臺積電 16 nm 工藝制程，采用了 4 核 A73+4 核A53 的設計架構，其中 A73 主頻為 2.2 GHz，A53 為 1.8 GHz，GPU 方面采用 ARM 官配的 Mali G71 MP8，支持 UFS2.1 閃存和 LPDDR4 內存。

（2）服務器 CPU。2017 年 4 月，龍芯中科正式發(fā)布了龍芯 3A3000/3B3000、龍芯 2K1000、龍芯 1H 等產品。龍芯 3A3000/3B3000 是基于 28 nm FDSOI 工藝的四核 64 位處理器，是龍芯 3 號系列處理器的最新升級產品，在龍芯 3A2000 的基礎上設計，并進行了結構上的改進，增加處理器核關鍵隊列項數，擴充片上私有/共享緩存容量等，有利于同主頻性能提升，實測主頻突破 1.5 GHz 以上，訪存接口滿足 DDR3-1600 規(guī)格，芯片整體性能得以大幅提高，并可直接替換下原龍芯 3A1000/3A2000 芯片，升級 BIOS 和內核，即可獲取更佳的用戶體驗提升。

天津飛騰信息技術有限公司自主設計研制的飛騰 FT-2000/64 是兼容 ARM v8 指令集的 64 核通用處理器，是面向高性能計算（HPC）和高端服務器應用的產品。它采用 28 nm 工藝流片，核心頻率為 2.0 GHz，實測使用功耗為 100 W。全芯片內集成64 個飛騰自主設計的 FTC661 處理器核，峰值浮點運算性能達到每秒 5 120 億次，性能上達到國際先進水平。在國內信息系統及金融、電信、能源等關鍵行業(yè)應用系統中，可部分實現對英特爾“至強”芯片的替代，為國家信息安全保駕護航[5]。

此外，上海瀾起科技與清華大學、英特爾公司合作，共同打造融合 X86 和可重構計算技術的新型服務器 CPU，該 CPU 的研制成功，對服務器 CPU 信息安全的掌控有特別重要的意義。

（3）桌面電腦 CPU。2017 年 11 月，上海兆芯發(fā)布了新一代的開先 KX-5000 系列國產 X86 處理器，這是兆芯第一款采用 SoC 設計的高端通用 CPU，單芯片集成了 CPU、GPU、高清視頻解碼器、內存控制器、PCIE 及其他高速數據接口，擁有高集成度、高性能等特點，更是國內首款支持雙通道 DDR4 內存的通用 CPU，其里程碑意義格外顯著。開先 KX-5000 系列處理器基于先進的 28 nm CMOS 工藝制程技術，主頻為 2.2 GHz，睿頻可以達到 2.4 GHz，并提供 4 核和 8 核兩個版本。加上之前推出的開先 ZX-C 系列、開先 ZX-C+ 系列、開勝 ZX-C+ 系列處理器，以及 ZX-200 IO 擴展芯片、ZX-100S 芯片組等，上海兆芯已是國內僅有的掌握中央處理器（CPU）、圖形處理器（GPU）、芯片組（Chipset）三大核心技術的公司，2017 年 CPU 出貨達到 10 萬套。目前，上海兆芯已開始了基于 16 nm 制程技術的下一代產品 KX-6000 系列處理器的研發(fā)。

（4）智能電視核心芯片。海思半導體的智能電視芯片自 2015 年進入市場后，銷售一直保持旺盛，海思的 Hi3751V800、Hi3751V600、Hi3751V510芯片，正成為多個國際、國內品牌 4K 電視的“心臟”，2017 年年底，海思的智能電視芯片累計銷售已達到 2 000 萬片左右，市場占有率超過 20%。Hi3751 V600 中的 SoC 集成了 4 顆 ARM Cortcox-A53 CPU 內核，在圖形處理方面集成了 6 顆 ARM Mali 450 和 2 顆 VPU 內核，內置 16 GB EMMC 閃存，同時支持 TF 卡擴展[6]。預計未來幾年，中國智能電視機的 40%～50% 將采用海思的智能電視芯片及其后續(xù)系列。

青島海信在 2015 年完成超高清畫質引擎芯片Hi-View Pro 芯片（國家 01 專項）HS3700 后，2017 年又推出低成本的 60 Hz FRC TCON 芯片HS3710。海信的 Hi-View Pro 畫質引擎芯片擁有數十個自主算法和 IP[7]，電路規(guī)模在 5 000 萬門級，晶體管的數量達到了 2 億個，Hi-View Pro 畫質引擎配合海信獨有的 ULED 顯示技術，進一步提高了海信 ULED 電視的畫質表現。

（5）人工智能芯片。人工智能芯片公司寒武紀科技于 2016 年推出了寒武紀 1A 處理器（Cambricon-1A），它成為全球首款商用深度學習專用處理器，面向智能手機、安防監(jiān)控、無人機、可穿戴設備及智能駕駛等各類終端設備，在運行主流智能算法時，性能功耗比全面超越傳統處理器。2017 年11 月，寒武紀科技又發(fā)布了 3 款全新的智能處理器 IP 產品：面向低功耗場景視覺應用的寒武紀 1H8、擁有更廣泛通用性和更高性能的寒武紀 1H16，以及面向智能駕駛領域的寒武紀 1M，其性能功耗比優(yōu)于1A 處理器 2.3 倍。寒武紀科技規(guī)劃了未來 3 年的發(fā)展路線圖：3 年后占有中國智能芯片市場 30% 的份額，并進入全世界 10 億臺以上的智能終端設備[8]。

2017 年 12 月，另一家人工智能公司地平線機器人（Horizon Robotics）發(fā)布了兩款自主研發(fā)的人工智能視覺芯片：面向智能駕駛的“征程”處理器和面向智能攝像頭的“旭日”處理器。這兩款嵌入式智能 AI 芯片采用了地平線第一代 BPU 架構（高斯架構），其共同特點是：可實時處理 1 080 P@30 幀的視頻，并對每幀中的 200 個目標進行檢測、跟蹤、識別；典型功耗在 1.5 W；延時可小于 30 ms；接口簡單，并可以與主流應用處理器配合。

寒武紀和地平線為中國兩家AI芯片的創(chuàng)業(yè)公司，其“算法+芯片+云”的戰(zhàn)略布局再次印證了在人工智能領域的云端與終端結合、軟件與硬件結合的發(fā)展趨勢。隨著中國智能芯片的不斷開發(fā)與進步，中國企業(yè)與國外企業(yè)在這一領域的差距在不斷縮小。

（6）CMOS 傳感器芯片。上海格科微電子 2017 年出貨的主力還是 2/5/8/13 M 像素的 CMOS 產品，如 2 M 的 GC2365/ GC2375、5 M 的 GC5005/5025、8 M 的 GC8024/8034 和 13 M 的 GC13003/13023 等，已經成為手機市場中的熱賣產品。2017 年，格科微加大了更有競爭力的 5/8/13 M 像素的高端 CMOS 產品的研發(fā)，并針對市場需求開發(fā)更有競爭力的雙攝像頭解決方案。多年來，格科微一直在國內 CMOS 圖像傳感器芯片的出貨量市場占有率排名第一，全球市場占有率排名第二。

北京思比科微電子目前批量供貨的產品為 0.3 /2/5/8 M 像素系列產品，其中 2 M 的 CMOS 產品在手機市場上的出貨量最大，2017 年出貨量增至每月 1 500 萬至 2 000 萬個，并進一步擴大了 5 /8 M 像素產品的市場占有率。

（7）存儲器芯片。紫光集團旗下的長江存儲研制出了完全自主知識產權的 14 nm 32 層堆棧的 64 G 3D NAND Flash 工程樣片，在追趕世界存儲器最高水準的征程上成功邁出了第一步。合肥長鑫的 12 英寸 19 nm DRAM 項目和福建晉華的 12 英寸 2x nm DRAM 項目進展順利，預計 2018 下半年都將進入試產階段。此外，上海瀾起科技 DRAM 緩沖存儲器控制芯片一直保持 50% 左右的市場占有率，在國際上保持領先地位。北京兆易創(chuàng)新在全球 NOR Flash 市場上已進入前三位，32 位 MCU 的市場也表現出色，2017 年營收增長 40% 以上。

（8）中國半導體創(chuàng)新產品和技術項目。2018 年 2 月 8 日，中國半導體行業(yè)協會、中國電子材料行業(yè)協會、中國電子專用設備工業(yè)協會、中國電子報社共同發(fā)布了“第十二屆（2017 年度）中國半導體創(chuàng)新產品和技術”項目評選結果，共 54 個項目。其中，集成電路產品和技術項目為 31 項，具體單位及項目如表 7 所示。

7 結語

自“十二五”以來，中國集成電路設計業(yè)持續(xù)快速發(fā)展。2017 年中國集成電路設計業(yè)銷售收入達到 2 073.5 億元（折合 307.1 億美元），同比增長 26.1%，繼續(xù)保持了 20% 以上的高速增長。在《國家集成電路產業(yè)發(fā)展推進綱要》[9]發(fā)布和國家、地方一系列鼓勵政策的支持下，全國IC設計業(yè)形成了新的一輪創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新熱潮。